CNCマシニングとは？この魅力的な製造プロセスを理解する

電話、タブレット、ラップトップ、腕時計、乗り物、デスクなど、身の回りにあるすべての製品を識別して名前を付けます。これらのアイテムのすべてではないにしても、ほとんどが CNC 機械加工の最終製品です。

CNC 機械加工は、コンピュータ化された命令 (またはコンピュータプログラム) を使用して、必要な部品を正確かつ正確に作成する製造プロセスです。

CNC 機械加工のコンピューター化された性質と、高精度、高精度、幅広い材料適合性が相まって、今日最も需要の高い製造プロセスの 1 つとなっています。たとえば、テックジャイアントの Apple は、MacBook のユニボディアウターシェルを製造するために、従来の機械加工をやめて、CNC 機械加工に頼らなければなりませんでした。

CNC マシンの仕組み、CNC 機械加工プロセス、および現在利用可能なさまざまな種類の CNC マシンについて学びたいですか?あなたは正しい場所にいます!

CNC とは何ですか?CNC マシンはどのように機能しますか?

CNC Computer Numeric Control の略;これは単に、工作機械の制御を自動化する方法です。

コンピュータ数値制御マシンは、コンピュータ命令と CAM (コンピュータ支援製造) プログラムに依存して、工作機械の動きを制御、自動化、監視して、目的の部品を作成します。

このように見てください。 CNC マシンは、ストックピース (アルミニウムブロックなど) を取り、制御された材料除去プロセスを通じて完成品に変換します。

CNC 機械加工プロセスをさらに分解してみましょう。

CNC 加工プロセスの説明

CNC 機械加工プロセスは、次の 5 つのステップに分けることができます。

#1 2D および 3D デザインを作成する

CNC 機械加工プロセスの最初のステップは、SolidWorks や Autodesk Inventor などのコンピューター支援設計 (CAD) またはコンピューター支援製造 (CAM) ソフトウェアを使用して、パーツの 2D および 3D 図面を作成することです。 2D および 3D 図面を作成するときは、すべての重要な寸法、公差のある機能、および特定の表面仕上げ要件を持つ表面を指定する必要があります。

目標は、作成しようとしているパーツ (または製品) を正確に表現することです。

詳細: CNC CAD 設計の概要

#2 最高の 3D CAD ファイル形式を使用してデザインを保存する

CNC 加工で一般的に使用される 2 つの CNC 互換ファイル形式は、STEP および IGES ファイル形式です。

STEP フォーマット (STP 形式と呼ばれることもあります) は、3D モデルを共有するのに最適なファイル形式として広く認識されています。これは、形式が中立的であり、特定の 3D CAD ソフトウェアベンダーが所有していないためです。その結果、製品開発チーム (またはマシンショップ) は、作成に使用した 3D CAD ソフトウェアに関係なく、設計に問題なくアクセス (または変更) できます。

対照的に、IGES 形式 (「アイジェス」と発音) は、STEP 形式よりも古いファイル形式です。ほぼすべての 3D CAD パッケージで利用できるため、機械工は問題なくアクセスして製品を製造できます。ただし、IGES ファイルは通常、同じ製品設計の STEP ファイルよりも大きくなります。したがって、大きなデザインを電子メールでメーカーに送信する必要がある場合は、STEP ファイル形式が理想的なオプションとなる可能性があります。

CNC 加工で使用されるその他の 3D CAD ファイル形式には、AP214、STL、DWG、および DXF ファイル形式が含まれます。

#3 機械工がツールパスを生成

ツールパス CNC 切削工具が機械加工プロセス中にワークピースの目的の形状を生成するためにたどる一連の座標位置 (または空間を通るパス) です。

CNC 加工における「ツールパス」をよりよく理解するために、XY 平面上にフィーチャが存在するブロックがある下の画像を考えてみましょう。目的のパーツ (2 つの立方体の空洞を持つブロック) を作成するには、XY 平面に沿って移動する前に、まず切削工具を配置して Z 軸に沿って切削する必要があります。

通常、CAM ソフトウェアには、機械工が使用する切削工具の種類、送り速度、切削工具速度などの加工戦略を定義できる機能があります。

#4 機械工が加工パラメータを CNC 互換ファイルに変換

機械工が CAM ソフトウェアで行う最後のステップは、加工方法を G コードと呼ばれるものに変換することです。 G コード CNCマシンが理解して実行できるコンピューター言語です。パーツを作成するために実行する手順を CNC マシンに正確に伝えます。

G コードを生成した後、機械工はそれを CNC マシンにエクスポートします。

詳細: GコードとMコードとは?

#5 機械工が機械加工操作を実行

これは、機械工が工作物を CNC 機械に挿入し、機械加工操作に必要なすべての切削工具を取り付けるフェーズです。これらのステップが完了すると、機械工は機械加工プログラムを開始して自律的に部品を作成します。

CNC マシンの種類

CNC 工作機械にはいくつかの種類があり、それぞれに機能と加工能力があります。今日最も一般的に使用されている 4 つの CNC マシンには、次のものがあります。

CNC フライス盤
5 軸 CNC フライス盤
CNC 旋盤
CNC ボール盤

CNC フライス盤

CNC フライス盤 (または CNC ミル) は、切削工具を静止したワークピースに対して回転させることによって部品を作成します。この操作では、ワークピースから材料を除去して、目的の部品を形成します。切削工具の一連の動きは、コンピューター数値制御技術によって制御されます。

通常、CNC フライス盤は 3 軸マシンとして見られます。つまり、3 つの独立した軸 (X 軸、Y 軸、Z 軸) に沿って動作して部品を製造します。ただし、CNC フライス加工技術は最近、いくつかの独立した軸に沿って動作できる複雑な機械にまで進歩しました (たとえば、5 軸 CNC フライス盤)。

5 軸 CNC フライス盤

5 軸 CNC フライス盤は、X 軸、Y 軸、Z 軸、および A 軸と B 回転軸の 5 つの独立した軸に沿って動作するタイプのフライス盤です。これにより、あらゆる方向からワークピースにアプローチして、複雑な形状を作成できます。

5 軸 CNC フライス盤を使用すると、操作中にワークピースと切削工具を同時に動かすことができるため、時間を節約でき、キャビティや角度付きの切削を正確かつ正確に作成できます。

CNC 旋盤

CNC 旋盤 (または CNC 旋盤) は、CNC フライス盤に似ています。CNC テクノロジの自動化された性質に依存して、切削や機械部品を作成します。ただし、CNC フライス盤とは異なり、CNC 旋盤は固定切削工具に対して工作物を回転させることによって切削を作成します。

典型的な CNC 旋盤アセンブリは、工作物を保持するチャックを備えています。チャックはスピンドルに取り付けられており、静止した切削工具に対してワークピースを回転させます。この操作モードでは、ワークピースから材料の一部を除去し、目的のパーツを作成できます。

CNC 旋盤は、円筒形状の加工に最適です。テーパー加工、ドリル加工、ローレット加工、溝加工、パーティング加工などの旋削加工を行うことができます。

CNC ボール盤

CNC ドリルマシンは、CNC フライス盤のように、回転する切削工具を使用して静止したワークピースにカットを作成します。ただし、CNC ボール盤は、組み立て目的でボルトまたは小ネジを収容するための穴を作成するのに特に適しています。また、工作物にレタリングや彫刻を作成するのにも役立ちます。

他の種類の CNC マシンには、CNC プラズマカッター、CNC レーザー切断機、CNC 放電加工機 (EDM) があります。これらの機械は、同様の機能と加工能力を備えています。ただし、操作モードと切断メカニズムが異なります。詳細については、さまざまな種類の CNC マシンに関する記事をご覧ください。

製造プロジェクトに最適な CNC マシンショップの選択

CNC 機械加工とは何か、その操作方法、および幅広い種類の CNC 機械について理解したので、CNC 機械加工が今日利用可能な最高の機械加工技術の 1 つであることは間違いありません。

ただし、製品開発の製造段階を外部委託することを計画している場合、プロジェクトの成功は主に、連携する CNC マシンショップに依存します。一流の CNC マシンショップには、最先端の製造技術、経験豊富な CNC 機械工、品質管理の専門家が協力して製品を正しく仕上げています。さらに、これらのショップは通常、ISO 9001、ISO 14001、ISO 13485 規格などのいくつかの規制規格の要件を満たしています。

理想的なマシンショップには、通常、オンラインで利用できる即時見積もりツールもあります。たとえば、Gensun Precision Machining には、3D CAD ファイル (複数のファイル形式) をアップロードし、要件を指定してプロジェクトの見積もりを取得できる見積もりツールがあります。